2018_2019學(xué)年高中化學(xué)主題4認(rèn)識生活中的材料4.4金屬制品的防護(hù)課件魯科版.pptx

1、目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)引導(dǎo),目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)引導(dǎo),目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)引導(dǎo),3.化學(xué)腐蝕:指金屬與氧化劑直接接觸而被腐蝕的過程。高溫下,鋼鐵與氯氣接觸生成氯化鐵,銅在加熱條件下生成黑色的氧化銅,都屬于化學(xué)腐蝕。 4.金屬腐蝕:本質(zhì)是金屬原子失去電子變成金屬陽離子,在此過程中金屬被氧化。,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)引導(dǎo),預(yù)習(xí)交流1 你認(rèn)為影響金屬腐蝕的主要因素有哪些呢? 答案:(1)金屬的性質(zhì):金屬越活潑,就越容易失去電子而被腐蝕,如果金屬中能導(dǎo)電的雜質(zhì)不如該金屬活潑,則容易形成原電池而使金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕。(2)介質(zhì):活潑金屬在強(qiáng)電解質(zhì)溶液中腐蝕得較快。(3)氧化劑:氧化劑的氧化性越強(qiáng),金屬腐蝕得越快。,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)引

2、導(dǎo),二、自行車金屬部件的防腐蝕 1.金屬部件加防護(hù)層: (1)給車架、擋泥板、車后座烤漆; (2)給鏈條涂上機(jī)油,給軸承涂上凡士林; (3)將車把、車圈、車輻條進(jìn)行電鍍; (4)將車座彈簧用一層“烤藍(lán)”保護(hù)。 2.鍍鋅是最常見的電鍍工藝,廣泛應(yīng)用于鋼鐵制品的防腐蝕,原因是鍍層破損后,由于鋅比鐵活潑,腐蝕時先腐蝕鋅。 3.根據(jù)電化學(xué)原理,只要將要保護(hù)的金屬與比它活潑的金屬相連構(gòu)成原電池,便可以使要保護(hù)的金屬不被腐蝕,這就是犧牲陽極的陰極保護(hù)法。各種防腐措施都是為了阻止需要保護(hù)的金屬失去電子被氧化為金屬陽離子。,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)引導(dǎo),預(yù)習(xí)交流2 如何“烤藍(lán)”?其原理是什么呢? 答案:鐵器件“烤藍(lán)”要

3、使用發(fā)藍(lán)液。其方法是:將鐵放入50 g NaOH、10 g NaNO3、3 g NaNO2及100 mL 水所得到的溶液中,加熱煮沸20 min,用水洗凈,即看到有Fe3O4保護(hù)層生成。其原理是利用Fe在堿性溶液中更容易被一些氧化性并不強(qiáng)的氧化劑氧化生成鈍化膜。,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)引導(dǎo),三、自行車中的合金材料 1.不銹鋼是通過改變金屬的組成和結(jié)構(gòu)來提高自身耐腐蝕性的合金。目前,科學(xué)家們已發(fā)明了各種有針對性耐腐蝕的合金鋼。 2.自行車選材主要指標(biāo)為重量輕、耐腐蝕、強(qiáng)度高和減震性能好。 3.幾種常見合金 (1)鐵合金:優(yōu)點(diǎn)是使車架變輕,缺點(diǎn)是笨重、易腐蝕。 (2)鋁合金:優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)輕、成本低、易加工、機(jī)

4、械性高。 (3)鈦合金:優(yōu)點(diǎn)是重量輕、強(qiáng)度高、韌性好、耐腐蝕。 (4)鎂合金:優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)輕。,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)引導(dǎo),預(yù)習(xí)交流3 合金有什么特點(diǎn)? 答案:特點(diǎn)是:合金比它的成分金屬具有更多良好的物理、化學(xué)或機(jī)械等方面的性能。一般地說,合金的熔點(diǎn)比它的各成分金屬的熔點(diǎn)都低。,問題導(dǎo)學(xué),即時檢測,一,二,一、金屬的腐蝕 活動與探究 市場上出售的“熱敷袋”其主要成分為鐵屑、炭粉、木屑和少量氯化鈉、水等?！盁岱蟠眴⒂弥坝盟芰洗蛊渑c空氣隔絕,啟用時打開塑料袋輕輕揉搓就會放出熱量,使用完后,會發(fā)現(xiàn)有大量鐵銹存在,請回答下列問題: (1)“熱敷袋”產(chǎn)生熱量的來源是 。 (2)炭粉的主要作用是。 (3)加入N

5、aCl的主要作用是。 (4)寫出生成鐵銹的有關(guān)方程式(按生成過程分步寫,不可合并成總式):。,三,問題導(dǎo)學(xué),即時檢測,一,二,三,解析:從“熱敷袋”使用前與空氣隔絕,啟用后卻要打開揉搓,說明有空氣參與了“熱敷袋”內(nèi)的反應(yīng)。反應(yīng)后有大量鐵銹生成,說明有O2參加,而放出的熱量應(yīng)是鐵被氧化時釋放的,從啟用到放出熱量時間很短,顯然不是鐵的緩慢氧化所能形成的現(xiàn)象。此時,再分析“熱敷袋”中的原料成分,會很容易想到鐵的吸氧腐蝕,即“熱敷袋”內(nèi)發(fā)生的是原電池反應(yīng),其中鐵作負(fù)極,炭粉作正極,NaCl與水構(gòu)成了電解質(zhì)溶液,輕輕揉搓的作用是使鐵屑與炭粉、氯化鈉與水充分接觸,以促使原電池反應(yīng)的發(fā)生,“熱敷袋”內(nèi)主要發(fā)

6、生以下反應(yīng):,問題導(dǎo)學(xué),即時檢測,一,二,三,答案:(1)鐵被氧化放出的熱量 (2)與鐵屑、NaCl溶液構(gòu)成原電池,加速鐵被氧化 (3)NaCl溶于水,形成電解質(zhì)溶液,增強(qiáng)導(dǎo)電性,問題導(dǎo)學(xué),即時檢測,一,二,三,遷移與應(yīng)用 如圖,燒杯中試管內(nèi)有一枚鐵釘,放置數(shù)天觀察:,(1)鐵釘在逐漸生銹,則鐵釘?shù)母g屬于腐蝕。 (2)若試管內(nèi)液面上升,則原溶液呈,發(fā)生腐蝕,電極反應(yīng):負(fù)極;正極。 (3)若試管內(nèi)液面下降,則原溶液呈性,電極反應(yīng):負(fù)極,正極。,問題導(dǎo)學(xué),即時檢測,一,二,三,解析:根據(jù)原電池的構(gòu)成條件可知鐵釘?shù)母g屬于電化學(xué)腐蝕,試管內(nèi)液面上升,說明試管內(nèi)壓強(qiáng)減小,試管內(nèi)氣體被吸收所致,是鐵釘

7、吸氧腐蝕的結(jié)果,據(jù)此寫出電極反應(yīng);試管內(nèi)液面下降,說明試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)變大,試管內(nèi)產(chǎn)生了新氣體所致,是鐵釘析氫腐蝕的結(jié)果,據(jù)此寫出電極反應(yīng)。 答案:(1)電化學(xué),問題導(dǎo)學(xué),即時檢測,一,二,三,問題導(dǎo)學(xué),即時檢測,一,二,三,3.鋼鐵的吸氧腐蝕和析氫腐蝕 (1)吸氧腐蝕和析氫腐蝕的比較,問題導(dǎo)學(xué),即時檢測,一,二,三,問題導(dǎo)學(xué),即時檢測,一,二,三,4.金屬腐蝕快慢的影響因素 (1)與構(gòu)成原電池的材料有關(guān)。兩極材料的活動性差別越大,電勢差越大,氧化還原反應(yīng)的速率越快,活潑金屬被腐蝕的速率就越快。 (2)與金屬所接觸的電解質(zhì)強(qiáng)弱有關(guān),活潑金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕快于在非電解質(zhì)溶液中的腐蝕,在強(qiáng)電解

8、質(zhì)溶液中的腐蝕快于在弱電解質(zhì)溶液中的腐蝕。 (3)金屬腐蝕快慢的比較規(guī)律 電解原理引起的腐蝕(金屬作陽極)原電池原理引起的腐蝕(金屬作負(fù)極)化學(xué)腐蝕一般有防腐措施的腐蝕利用原電池原理防腐(金屬作正極)的腐蝕利用電解池原理防腐(金屬作陰極)的腐蝕。,問題導(dǎo)學(xué),即時檢測,一,二,三,二、金屬的防護(hù) 活動與探究 全世界每年因生銹損失的鋼鐵約占世界鋼鐵年產(chǎn)量的1/4。某學(xué)生想探究鐵生銹的條件,他將干凈的鐵釘分別同時放入A、B、C三支試管中進(jìn)行研究。 (1)請你幫助該學(xué)生完成下列實(shí)驗(yàn)設(shè)計的內(nèi)容:,問題導(dǎo)學(xué),即時檢測,一,二,(2)一周后,編號為的試管中的鐵釘最易生銹。 (3)用相同材料制作,經(jīng)過相同時間

9、防銹處理的鐵欄桿,安裝在南方比安裝在北方更易生銹,其原因是。 (4)在焊接鐵管時,為了使接口更加牢固,常用稀鹽酸清洗接口處的鐵銹,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。,解析:本題不僅考查了鐵生銹的條件,也考查了鐵生銹的過程。鐵生銹與氧氣、水有關(guān),題中控制條件,設(shè)計了三個對比實(shí)驗(yàn)進(jìn)行證明:(1)鐵釘只與干燥空氣接觸;(2)鐵釘只與水接觸;(3)鐵釘既與水又與空氣接觸。本題還結(jié)合地理知識考查了不同地理位置、環(huán)境對鐵生銹快慢的影響,體現(xiàn)了研究鐵銹蝕條件的實(shí)際價值。,三,問題導(dǎo)學(xué),即時檢測,一,二,三,答案:(1)加熱烘干試管,小心放入鐵釘,塞上塞子 探究鐵在有水而無空氣(氧氣)時的生銹情況小心放入鐵釘,注入蒸餾水

10、,使鐵釘部分浸入水中(2)C (3)南方比北方空氣潮濕,鐵更易生銹,問題導(dǎo)學(xué),即時檢測,一,二,遷移與應(yīng)用 據(jù)初步估計每年由于鋼鐵生銹會使我國損失大約100億150億元。了解金屬腐蝕的原因,掌握防護(hù)的方法,具有十分重要的意義。下列各種方法中:金屬表面涂抹油漆改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)保持金屬表面清潔干燥在金屬表面進(jìn)行電鍍使金屬表面形成致密的氧化物薄膜,能對金屬起到防護(hù)或減緩腐蝕作用的是() A.B. C.D. 解析:金屬腐蝕的防護(hù)方法有加保護(hù)層,如。改變內(nèi)部結(jié)構(gòu),加入某種金屬制成抗腐蝕合金,如。由于化學(xué)腐蝕比電化學(xué)腐蝕慢,保持表面清潔干燥可防止電化學(xué)腐蝕的發(fā)生,如。 答案:D,三,問題導(dǎo)學(xué),即時檢測,一

11、,二,三,金屬的防護(hù)措施 金屬防護(hù)的基本思路是防止金屬與化學(xué)物質(zhì)直接接觸,防止金屬參與形成原電池。 常用的防護(hù)方法有: 1.改變金屬的組成和結(jié)構(gòu) 制成各種合金,如不銹鋼(鋼中加入一定量的鎳和鉻)等。 2.加保護(hù)層 電鍍、熱鍍、噴鍍、涂漆、涂油等,或形成氧化膜保護(hù)。 (1)烤藍(lán):在鋼鐵制品表面生成Fe3O4。 (2)常溫下鋁制品表面生成Al2O3。,問題導(dǎo)學(xué),即時檢測,一,二,3.電化學(xué)保護(hù)法 消除引起金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的電池反應(yīng)的方法。 (1)外加電流的陰極保護(hù)法:將被保護(hù)的金屬與外加直流電源的負(fù)極相連,能導(dǎo)電的惰性材料(如石墨)與電源正極相連,通電后,被保護(hù)的金屬上積累電子從而防止其被腐蝕。

12、 (2)外加活潑電極的犧牲陽極的陰極保護(hù)法:在被保護(hù)的金屬上連接一種更活潑的金屬,當(dāng)發(fā)生電化學(xué)腐蝕時,首先銹蝕的是陽極(活潑金屬一極),這樣就保護(hù)了另一極的金屬不被腐蝕。,三,問題導(dǎo)學(xué),即時檢測,一,二,三,4.電鍍 (1)定義:應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程。 (2)電鍍的目的:使金屬增強(qiáng)抗腐蝕能力,增加美觀和表面硬度。 (3)電鍍的條件:待鍍的金屬制品作陰極,鍍層金屬作陽極,用含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液。即陽極材料、電解質(zhì)溶液中的放電陽離子、鍍層金屬都必須是同一種金屬元素。 注意:(1)電鍍池中,電解質(zhì)溶液濃度不發(fā)生變化; (2)經(jīng)過特殊處理,可以在有機(jī)材料表

13、面鍍上一層金屬。 5.烤藍(lán) “烤藍(lán)”,又稱“發(fā)藍(lán)”,是一種常用的鐵器表面處理方法。它可以使鐵器表面生成一層致密的Fe3O4薄膜,增強(qiáng)鐵器件的抗腐蝕能力。,問題導(dǎo)學(xué),即時檢測,一,三,二,三、自行車中的合金材料 活動與探究 鈦(Ti)因?yàn)榫哂猩衿娴男阅茉絹碓揭鹑藗兊年P(guān)注,是航空、軍工、電力等方面的必需材料,被譽(yù)為“空間金屬”和“深海金屬”。常溫下鈦不和非金屬、強(qiáng)酸反應(yīng)。紅熱時,卻可與某些常見的非金屬單質(zhì)反應(yīng)。地殼中含鈦礦石金紅石(TiO2),目前大規(guī)模生產(chǎn)鈦的方法是: 第一步:將金紅石、炭粉混合,在高溫條件下通入氯氣制得TiCl4和一種可燃性氣體。該反應(yīng)的化學(xué)方程式:,該反應(yīng)中的還原劑是。 第

14、二步:在氬氣的氣氛中,用過量的鎂在加熱條件下與TiCl4反應(yīng)制得金屬鈦。 (1)寫出此反應(yīng)的化學(xué)方程式:。,問題導(dǎo)學(xué),即時檢測,一,三,二,(2)如何從上述所得產(chǎn)物中獲取金屬鈦?簡述步驟并寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。 實(shí)驗(yàn)步驟:。 化學(xué)方程式:。 (3)鈦和鈦的合金被譽(yù)為“21世紀(jì)最有發(fā)展前景的材料”,它們具有很多優(yōu)良的性能,如熔點(diǎn)高、密度小、可塑性好、易于加工等,尤其是鈦合金與人體器官具有很好的“生物相容性”。根據(jù)它們的主要性能,下列用途不切合實(shí)際的是。 A.用來做保險絲 B.用來制造航天飛機(jī) C.用于制造人造骨 D.用于家庭裝修,做鈦合金裝飾門,問題導(dǎo)學(xué),即時檢測,一,三,二,解析:由題意可

15、知可燃性氣體為CO,可得化學(xué)方程式TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO,該反應(yīng)中氧化劑為Cl2,還原劑為C。 (1)由題給信息可直接寫出。 (2)利用鈦不與強(qiáng)酸反應(yīng),故可知用過量鹽酸除去過量的鎂而分離出鈦。 (3)由于鈦合金熔點(diǎn)高、密度小,故不適合做保險絲,因?yàn)楸ｋU絲要求在受熱時能及時熔斷。,答案:第一步:TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2COC 第二步:(1)TiCl4+2MgTi+2MgCl (2)加入足量的鹽酸,除去過量金屬鎂,過濾,并用蒸餾水洗滌固體即得金屬鈦Mg+2HClMgCl2+H2 (3)A,問題導(dǎo)學(xué),即時檢測,一,三,二,解析:要形成合金,各成分都要有共同的液態(tài)溫度

16、范圍,即合金中一種金屬的熔點(diǎn)要高于另一種金屬的熔點(diǎn)而低于它的沸點(diǎn),而Cu-Na不具備。 答案:D,遷移與應(yīng)用 工業(yè)生產(chǎn)中常將兩種或多種金屬(或金屬與非金屬)在同一容器中加熱使其熔合,冷凝后得到具有金屬特性的熔合物合金,這是制取合金的常用方法之一。根據(jù)下表數(shù)據(jù)判斷,不宜用上述方法制取合金的是(),A.Fe-Cu合金B(yǎng).Cu-Al合金 C.Al-Na合金D.Cu-Na合金,問題導(dǎo)學(xué),即時檢測,一,三,二,1.合金的組成和性質(zhì) (1)組成:合金是由金屬和金屬或金屬和非金屬熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。 (2)合金的性質(zhì): 合金比純金屬硬度更大、更堅固。純金屬中原子排列規(guī)整,加入其他元素的原子,改變了

17、金屬原子有規(guī)則的層狀排列,使原子間滑動變困難,因此合金硬度更大。 合金的熔點(diǎn)一般比成分金屬低。 合金具有固定的熔、沸點(diǎn)(有別于其他混合物)。,問題導(dǎo)學(xué),即時檢測,一,三,二,2.常見合金的組成、性能,問題導(dǎo)學(xué),即時檢測,1,2,3,4,5,解析:本題考查金屬的電化學(xué)腐蝕原理。鋼鐵中含有多種雜質(zhì),在考慮鋼鐵的電化學(xué)腐蝕時,為了簡化問題,主要討論碳雜質(zhì)問題,也就是以Fe為負(fù)極,C為正極的原電池反應(yīng)。在中性條件或弱酸性條件下發(fā)生的是吸氧腐蝕。原電池的正極為C,發(fā)生的是還原反應(yīng),即得電子反應(yīng),故A、D兩項(xiàng)應(yīng)排除。在B、C兩項(xiàng)中,B項(xiàng)是析氫腐蝕的電極反應(yīng)式。 答案:C,1.鋼鐵在很弱的酸性或中性條件下發(fā)

18、生電化學(xué)腐蝕時,正極的反應(yīng)式為(),6,問題導(dǎo)學(xué),即時檢測,1,2,3,4,5,2.(2017北京豐臺二模)鐵鍋表面覆蓋有下列物質(zhì)時,銹蝕速率最快的是() A.水B.食鹽水 C.食用油D.酒精 答案:B,6,問題導(dǎo)學(xué),即時檢測,1,2,3,4,5,3.鋼鐵的銹蝕過程中,下列五種變化可能發(fā)生的是() Fe由+2價轉(zhuǎn)化為+3價O2被還原H+被還原 有Fe2O3nH2O生成雜質(zhì)碳被氧化除去 A.B. C.D.,答案:C,6,問題導(dǎo)學(xué),即時檢測,1,2,3,4,5,4.在鐵制品上鍍一定厚度的鋅層,以下方案設(shè)計正確的是 () A.鋅作陽極,鍍件作陰極,溶液中含有鋅離子 B.鋅作陰極,鍍件作陽極,溶液中含有亞鐵離子 C.鐵作陽極,鍍件作陰極,溶液中含有亞鐵離子 D.鋅作陰極,鍍件作陽極,溶液中含有鋅離子 解析:按電鍍的條件(待鍍金屬作陰極,鍍層金屬作陽極,含鍍層金屬離子的鹽溶液作電鍍液)知A項(xiàng)正確。 答案:A,6,問題導(dǎo)學(xué),即時檢測,1,2,3,4,5,5.有關(guān)合金的敘述錯誤的是() A.鐵與非金屬氯、氧等很難形成合金 B.合金是混合物 C.合金具有固定的熔點(diǎn) D.形成合金后,其熔點(diǎn)比各成分的熔點(diǎn)都高 解析:合金可以由兩種或兩種以上的金屬形成,也可以由金屬與非金屬形成,但活潑的非金屬與金屬發(fā)生反應(yīng),很難形成合金,形成合金的非金屬主要由活潑性較差的、熔點(diǎn)